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国家经济的高速发展使海洋油气钻井平台、石油管道工业发展迅速,而内腐蚀是管道破坏的主要形式,在管道内表面堆焊一层或多层镍基合金是改善内腐蚀的有效方法。X65钢和Incoloy 825焊丝是石油管道普遍使用的材料,运用有限元数值模拟分析堆焊过程中残余应力与变形,是十分必要的。数值模拟过程中,大型结构单元数量多、非线性度高,计算量成几何倍数增加,给数值计算带来了许多困难。而基于有限的模拟计算,采用有效的数学建模算法预测出适宜的工艺参数是更为合理的技术途径。本文在计算过程中,将BP网络的数学模型和ANSYS有限元模拟相结合,建立了以焊接电流、热丝电流、焊接速度为输入,堆焊后的温度场、残余应力和变形为输出的3-8-3结构BP网络模型。分析焊接电流、热丝电流、焊接速度对焊接温度场、残余应力、变形的影响,建立堆焊工艺参数~温度场、工艺参数~残余应力、工艺参数~变形的四维函数图。在该四维图工艺窗口内焊接电流190~200 A、热丝电流40~50 A、焊接速度240~300 mm/min时,不论这三个参数如何匹配,均可满足在焊接温度场合适的情况下、焊接残余应力和变形较小。对最优工艺参数下的堆焊结构进行了X射线衍射法测残余应力、3D扫描系统测变形实验,实测值和模拟值存在一定程度的差异,但变化趋势基本一致,可以验证该模型的准确性。以VC为平台,针对ANSYS重复性建模和专业性较强的特点,对ANSYS提供的参数化设计语言APDL进行二次开发,编制出了堆焊温度场、应力场分析系统。该分析系统固封了直管堆焊、弯管堆焊、相贯管堆焊、法兰堆焊、复合管V型对接五种堆焊结构,分析人员只需输入或修改相应参数便可以实现多种堆焊结构温度场和应力场模拟计算。